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  黄石国家公园地幔柱导电性的第一幅大比例图像,展现了为这座超级火山“供料”的由部分溶化的岩石构成的地幔柱。黄色和红色区域导电性较高,绿色和蓝色区域导电性较低。

  黄石国家公园地跨怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州,过去210万年时间里曾发生3次灾难性喷发。

  北京时间4月13日消息,世界上最大的超级火山——美国黄石火山由部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱负责“供料”,根据美国研究人员进行的一项新研究,这个地幔柱的体积超过科学家此前的预计。

  美国犹他州大学的科学家绘制了第一幅黄石国家公园地幔柱导电性的大比例图像。根据这幅图像,这个地幔柱的体积超过此前使用地震波绘制的图像。犹他州大学研究员罗伯特·史密斯教授表示:“我们采用了全新的方式绘画,了解黄石的火山根源。”

  在2009年12月进行的一项研究中,史密斯利用地震波绘制出负责为黄石火山“供料”的“热区”管道系统的最为详细的图像。地震波在冷岩中的穿行速度较快,热岩中的速度较慢。有关地震波速度的测量数据用于绘制一幅三维图像,就像利用X射线产生CT扫描图一样。

  2009年的图像显示,部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱与黄石火山成60度角,向西/西北延伸150英里(约合241公里),向蒙大拿州-爱达荷州交界处地下至少延伸410英里(约合659公里),这是地震波成像能够“看到”的最远区域。

  新研究中,黄石地幔柱导电性——由溶化的硅酸盐岩石和混合在部分溶化的岩石中的炙热咸水产生——图像显示,地幔柱的导电性可能以40度的角度缓慢向西下降,从东向西可能延伸了400英里(约合643公里)。史密斯表示,黄石地幔柱的地电和地震波图像存在差异,因为“我们呈现的是不同的东西”。地震波图像主要关注延缓地震波的溶化或部分溶化的岩石,地电图像则关注导电的咸液体。研究论文合著者迈克尔·扎达诺夫说:“地幔柱的导电性与周围岩石不相上下,接近海水。”

  研究人员表示地幔柱地电图像倾斜度较小说明,地震波图像——有点像一个倾斜的龙卷风——可能被一个更大的由部分溶化的岩石和液体构成的地下套封住。史密斯说:“地电图像呈现的地幔柱体积更大。我们可以做出这样一种推断,即存在比地震波图像呈现的更多液体。尽管存在这种差异,这个导电体的位置在两种图像中大致相同,并且拥有类似的几何结构。”

  扎达诺夫2010年指出,其他研究人员在一次比较黄石地下导电和地震特征的会议上公布了初步发现,但所涉及的深度较浅,面积也较小。研究人员利用地球探测计划获取的数据,研究北美洲的结构和演化。由于涉及的数据数量巨大,利用这些数据对黄石地幔柱成像是一项计算处理方面的挑战。这些数据是由跨黄石国家公园的怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州的115座观测站收集的,观测站装有电和磁场传感器。

  研究人员在一台超级电脑上进行模拟,根据已知的地下结构预测一个平面上预计中的电与磁场测量数据。这允许真实的平面测量数据进行“倒转”,绘制地下结构的图像。扎达诺夫表示,超级计算机历时大约18个小时完成绘制地幔柱地电图像所需要的所有计算。绘制黄石地幔柱地电图像需要200万像素。

  根据这项新研究,黄石火山发生另一次灾难性喷发的可能性微乎其微。过去200万年时间里,这座超级火山曾发生3次灾难性喷发。大约1700万年前,由部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱(被称之为黄石热区)在现今俄勒冈州-爱达荷州-内华达州交界附近第一次喷发。随着北美洲缓缓向西南方向移动,沿东北方向——现在的爱达荷州斯内克河平原——共发生140多次大规模喷发,是地球上已知规模最大的喷发之一。

  大约200万年前,热区最终抵达黄石,共发生3次灾难性喷发,分别是在大约200万年前,130万年前和64.2万年前。其中的两次喷发喷出的火山灰覆盖了北美半数地区,火山灰数量分别是1980年华盛顿州圣海伦火山喷发的2500倍和1000倍。在大规模喷发之间,黄石也多次发生小规模喷发,最近一次是在7万年前。犹他州大学的研究论文将刊登在《地球物理研究快报》上。(任秋凌)

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